掺改性油茶皂甙引气剂混凝土的性能研究.pdf

2 0 1 2年 第 5 期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI N A C 0NC RE T E AND CE MEN T P RODUC T S 2 01 2 No 5 Ma v 掺改性油茶皂甙引气剂混凝土的性能研究 朱张 丰 ， 杨 杨 ， 朱伯荣 ， 曾洪波 ， 瞿 佳 ， 马成畅 ( 1 浙江工业大学建筑工程学院 ， 杭州 3 1 0 0 1 4； 2 青田中野天然植物科技有限公司， 3 2 3 9 1 3 ) 摘 要 ： 从新拌混凝土的含 气量 、 凝结时间以及硬化 混凝 土强度等 角度评价 了改性油茶皂甙引气剂掺 量对混凝 土性 能的影响 。 结果表 明， 引气剂掺 量小于 O 1 5 o 时 ， 含 气量 1 h经时变化 量均介 于一 1 5 1 5 ； 掺 量小于 0 2 5 o 时， 改性 油茶皂甙 引气剂对凝结时间的延迟小于 2 h ； 引气剂的掺入对早期 强度有 所提 高 ， 掺量 小于 0 1 5 o 时 ， 所有龄期 的抗 压强度 比均大于 0 9 5 。综合 考虑 ， 改性油茶皂甙混凝 土引气剂的适 宜掺量为 O 0 5 o 0 1 5 o 。 关键词 ： 改性 油茶皂甙 ； 引气剂； 含 气量 ； 凝结时间 ； 强度 Ab s t r a c t ：T h e e f f e c t s o f t h e c o n t e n t o f a i r e n t r a i n i n g a g e n t ma d e o f mo d i fi e d c a me l l i a s a p o n i n o n t h e a i r c o n t e n t ， s e t t i n g t i me a n d h a r d e n i n g s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e a l e d i s c u s s e d T h e e x p e ri me n t a l r e s u l t s r e v e a l t h a t t h e a i r c o n t e n t c h a n g e i n 1 h o u r i s l e s s t h a n 一 1 5 一1 5 wh e n t h e d o s a g e o f a i r - e n t r a i n i n g a g e n t i s l e s s t h a n 0 1 5 o ；t h e s e t t i n g t i me d e l a y i s a l s o l e s s t h a n 2 h o u r s wh e n t h e d o s a g e o f a i r - e n t r a i n i n g a g e n t i s l e s s t h a n 0 2 5 e Ad d i n g t h i s a i r e n t r a i n i n g a g e n t c a n i n c r e a s e t h e e a r l y s t r e n g t h a n d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth r a t i o o f a l l c u r i n g a g e s i s g r e a t e r t h a n 0 9 5 wh e n t h e d o s a g e o f a i r - e n t r a i n i n g a g e n t i s l e s s t h a n 0 1 5 v C o mb i n a t i o n o f t h e f a c t o r s a b o v e ， t h e a p p r o p ri a t e d o s a g e o f t h i s a i r e n t r a i n i n g a g e n t i s 0 05 c 0 1 5 e Ke y wo r d s ：Mo d i f i e d c a me l l i a s a p o n i n ； Ai r - e n t r a i n i n g a g e n t ； Ai r c o n t e n t ； S e t t i n g t i me ； S t r e n g t h 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 2 4 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 O 0 O 一 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 - 1 3 - 0 3 0前 言 作为混凝土外加剂 的重要 品种 ， 引气剂 的研发 与应用是 2 0世纪混凝土材料技术研究的重大进展 之一【 。引气剂是一种能显著改善新拌混凝土工作 性 、 大幅提高混凝土抗冻性和抗渗性 的外加剂l4 _ 5 l 。 随着混凝土技术的发展 ， 高性能高耐久性混凝土是 当今混凝土材料的发展方 向， 而优质 的混凝土引气 剂是制备高性 能高耐久性混凝土不可或缺的外加 剂 ， 研制与有效利用高效能引气剂是混凝土工程 的 必 然要求 。 天 然植 物源 油茶 籽 中富 含高 效 表面 活性 成 份油茶皂甙， 利用其特殊 的五环三萜空间结构 与固有 的起泡与稳泡性能。根据水泥的组成特点 ， 研 制 出与 水泥 适应 性 好 、 泡 沫性 能佳 、 使 用 范 围 广 、 与 其 它外 加剂 复 配性 能 优 的改性 油 茶 皂甙 引 气剂 ， 对资源综合利用 、 提高混凝土技术水平具有重要意 义 。本文从新拌混凝土的含气量 、 凝结时间以及 硬化混凝土强度等方面进行试验 ， 评价改性油茶皂 甙引气剂对混凝土性能的影响。 1 原材料 、 配 合 比及 试验 方法 根据 G B 8 0 7 6 2 0 0 8 ( 混凝土外加剂 的要求选 定原材料 ： 水泥( C ) 为符合该标准附录 A要求的基 基金项 目： 浙江省优 先主题重点工业项 目( 2 0 1 0 C 1 1 0 5 7 ) 。 准水泥 ， 每 i n 。 混凝土基准水泥用量为 3 3 0 k g ； 砂( S ) 为符合 G B T 1 4 6 8 4 ( 建筑用砂 中 区要求 的中砂 ， 细度模数为 2 7 0 ， 含泥量小于 1 ； 石子 ( G) 为满足 G B T 1 4 6 8 5 建筑用卵石 、 碎石 要求的公称 粒径为 5 - 2 0 m m的碎石 ，满足连续级配要求 ，含泥量小于 0 5 。 基准混凝土 ( J Z ) 的砂率 S p选择 为 3 8 ， 受 检 混凝土 ( S J )的砂率 S p要求 比其低 1 - 3 ，采用 3 6 ； 每 I n 用水量 ( w) 通过调整其新拌混凝土的坍 落度 ( 8 0 1 0 ) mm来控制。由于本研究所开发的改性 油茶皂甙引气剂具有优异的引气性能， 通常每 m 。 混 凝土中引气剂( A E) 用量仅需 5 0 g 左右 ， 而实验室 中 单次混凝土搅拌的量较小 ， 故在本试验 中对引气剂 原 液先 行稀 释 ， 然 后按 稀 释 比例计 算 得 出相应 的引 气剂 用量 。 本试验采用 的改性油茶皂甙混凝土引气剂是 以现代化学技术 为基础 ， 采用萃取 、 多效提纯等精 深加工技术 ， 从天然植物源脱 脂油茶籽饼粕 中 萃取 出高纯度 ( t7 0 ) 植物源基质油茶皂甙 ， 并以该基质为结构母体 ， 运用分子中活性基团定位 技术 、 化学改性技术而获得的新型引气剂 。该引气 剂具有表面张力低 、与减水剂和水泥相容性好 、 气 泡结构好 、 分布均匀 、 稳定等特点 ， 其主要技术指标 一 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 3期 见表 1 ， 基准混凝土 ( J z ) 与受检混凝 土( S J ) 配合 比 见表 2 。 ， 4 0 表 1 改性油茶皂甙混凝土引气 剂主要性 能指标 项 目 性 能指标 外观 固体含量 p H 值 表面张力 ( m N m) 氯离子含量 硫酸钠含量 棕褐色粘稠状液体 5 2 8 5 26 6 0 0 6 0 1 2 表 2 基准混凝土( J Z ) 与受检混凝土( S J ) 配合 比 影响混凝土含气量的因素众多阎 ， 除混凝 土原 材料与配合 比外 ，拌合 与养护工艺也有显著影响 。 为排除诸多因素对试验结果的影响 ， 本研究还对关 键的试验环境温度进行 了统一 ： 拌合水温度控制在 ( 2 0 1 ) ， 所有粗细骨料及水泥都储置在 2 0 的环 境中数 日， 从而保证每次搅拌都能有近乎相同的人 模温度 ， 且整个试验 的数据测试均在室温 ( 2 0 1 ) 的环 境下 进行 。 2 试 验结 果与讨 论 2 1 改性油茶皂甙引气剂掺量对引气性能的影响 含气量 、 气泡直径 、 气泡间距系数是评 价引气 剂性能的 3个重要指标 q 。 本文主要从含气量及其 稳定性的角度考察改性油茶皂甙引气剂的引气 性 能 。 图 1为引 气剂 掺量 与 引气 性 能 的关 系 ， 由图 可 见 ， 随着 引气剂掺量 的增加 ， 混凝土 中的含气量逐 渐增大 ， 掺量愈大 ， 其引气效果愈明显 ， 两者间呈近 似线性关系。 1 h后含气量损失率与引气剂掺量的关系 同时 表示在图 1中。由图可见 ， 随着引气剂掺量增大 ， 含 气量损失 率也加 大 ， 但掺量在 0 1 5 o 以上时 ， 基本 维持 3 0 左右的较高损失率 ，而且含气量 1 h经时 变化量超出了一 1 5 - 1 5 的标准规定范围。 这可能 是由于在较大的混凝土坍落度下 ， 过大的引气剂掺 量会造成引入气泡较大且不均匀 ， 而且气泡逸 出的 可能性也会更大。因此 ， 过大 的引气剂掺量会使引 气效率受到限制， 同时， 经济性也不佳 。 一 1 4 一 3 0 2 0 毒 1 0 0 0 o o O 0 5 0 1 0 0 1 5 02 O O2 5 引气剂掺量 1 0 8 钿 4 2 O 图 1 引 气 剂 掺 量 与 引气 性 能 的关 系 2 2 改性油茶皂甙引气剂掺量对凝结时间的影响 为 了 考察 改 性 油 茶 皂 甙 引 气 剂 对 ? 昆凝 土 凝 结 时 间的影 响， 采用标准规定 的试验方法 ， 测定 了混 凝土贯入阻力与时间的关 系， 如图 2 、 图 3所示。根 据 G B 8 0 7 6 2 o o 8 ( 凝 土外加剂 要求 ， 以贯入阻力 为纵坐标 ， 绘制贯人 阻力值与时间关系 曲线 ， 求 出 贯人 阻力 值 为 3 5 MP a时 对 应 的初 凝 时 间 ，贯入 阻 力值为 2 8 MP a时对应的时间为终凝时间， 计算时间 从水泥与水接触 时开始。由图 2 、 图 3可见 ， 引气剂 的掺入延缓了混凝土的凝结时间 ， 基本遵循引气剂 掺量越大 ， 凝结时间越长 的规律。但同时可以发现 ， 改性油茶皂甙引气剂掺量对混凝土凝结 时间的影 响并不显著 ， 在试验采用 的所有掺量 中， 只有 引气 剂 掺 量 为 0 2 5 。 时 初 凝 与 终 凝 时 间 延 迟 超 过 G B 8 0 7 6 2 0 0 8规定的 2 h要求。 2 _ 3 改性油茶皂甙引气剂掺量与强度 的关系 由于掺用引气剂能改善混凝土 的和易性 ， 减少 骨料沉降与表面泌水 ， 使其在相 同坍落度要求下有 较大 的减水作用 ( 根据 G B 8 0 7 6 2 0 0 8要求进行计 算 ， 本研究中所采用各个不同掺量的改性油茶皂甙 引气剂 的减水率达到 6 3 5 ) ， 从而使混凝土早期强 度有所提高 。如图 4即是相对于同龄期基准混凝土 ( j z ) 强度的各个不同引气剂掺量下受检混凝土抗压 强度的比值 。由图 4可见 ， 在所有龄期下， 混凝土的 强度 比均表现 出在一定引气剂掺量 范围内随掺量 的增大而有所提高 ，但过量后反而下降的现象 ， 其 峰值掺量为 0 1 O ； 掺量超过 0 1 0 。 时强度 比将会 小于 1 0 ， 但掺量小于 0 1 5 o 时 ， 所有龄期的抗压强 度比均大于 0 9 5 ，仍能满足 G B 8 0 7 6 2 0 0 8的要求。 图 5显示 ， 不同引气剂掺量下受检混凝土与基准的 强度 比均 随养护龄期的增长而下降。由此 可以认 为 ， 引气剂对混凝 土强度的提高作用主要体现在早 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 朱张丰， 杨杨 ， 朱伯荣， 等 掺改性油茶皂甙引气剂混凝土的性能研究 5 日 4 要 要 由 1 O 1 -4 暖1 2 出 1 0 萋0 8 O 6 0 4 2 h区间要求 3 5 MP a为初凝 时间 对 应 的 贯 人 阻 力 值 ( 0 0 0 0 c l | 毒 | o 0 1 5 d d i s 0 2 0 0 2 5 D o 材 磺， D 鹚 秘 辛 _ I 一 2 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 时间， h 图 2贯入 阻力与初凝时 间的关系 0 0 0 0 0 5 0 1 0 U 1 5 O 2 O O 2 5 引气剂掺量 0 图 4同龄期下抗压强度 比与引气剂掺量 的关系 期 ， 本试验条件下提高作用在 7 d以前 。 3结 论 ( 1 ) 随着改性油茶皂甙引气剂掺量的增大 ， 混 凝土含气量提高 ， 含气量损失率也加大。掺量超过 0 1 5 0 时 ，含 气量 1 h经 时变化 量超 出 了一 1 5 一 1 5 的标 准规定 范 围。 ( 2 ) 改性油茶皂甙引气剂掺量对混凝 土凝结时 间的影响并不显著 ， 在本文试验所采用的所有掺量 中， 只有引气剂掺量为 0 2 5 o 的初凝与终凝时间延 迟超过 G B 8 0 7 6 2 0 0 8规定 的 2 h要求 。 ( 3 ) 改性油茶皂甙引气剂掺量小 于 0 1 0 o 时 ， 混凝土抗压强度随掺量的增大而有所提高 ， 尤其是 7 d前更为显著。过大的掺量反而会引起强度下降 ， 但掺量小于 0 1 5 。 时 ， 所有龄期 的抗压强度 比均大 于 0 9 5 ， 仍能满足 G B 8 0 7 6 2 0 0 8 规定的要求。 ( 4 ) 综合考虑 ， 改性油茶皂甙引气剂 的适宜掺 量可设定为 0 O 5 0 1 5 。 。 参考文献 ： 1 】 冯乃 谦 普通混 凝土 、 高强混凝 土与 高性 能混凝 土 J 1 建 筑技术， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 1 ) ： 2 0 - 2 2 2 】 吴 中伟 高性能混凝土一绿色混凝 土 J 混凝土与水泥制 1 8 1 _ 6 1 4 器1 2 籍 1 0 0 8 鳗 墨0 04 O_ 2 2 h区间要求 r 2 8 M P a 为终 凝时间 i 对 应 的 贯 人 阻 力 值 口 尸 j 00一oo0 1Il 种i0 200 25 黝 0 o 0 。 r 闷 鞲桴霹 2 4 6 8 l 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 O 时间 l l 图 3 贯入阻力与终凝时间的关 系 0 9 5 0 3 6 9 1 2 1 5 l 8 21 2 4 2 7 3 0 龄期， d 图 5 不 同引气剂掺量下抗压强度比随龄期的变化 品， 2 0 0 0 ( 1 ) ： 3 - 6 【 3 】 吴 中伟 绿色 高性能混凝 土与科技创 新 J 1 建筑材 料学 报， 1 9 9 8 ( 1 ) ： 1 - 7 4 覃维祖 混凝土耐久性研究 的现状和发展动 向 J 建筑技 术， 2 0 0 1 ， 3 2 ( 1 ) ： 1 2 - 1 4 5 黄士元 2 1 世纪初 期我 国混凝 土技术发展 中的几个重要 问题【 J 1 混凝 土， 2 0 0 2 ， 1 4 9 ( 3 ) ： 3 - 7 6 】 李兴翠， 邓德华， 等 一种新 型混凝土引气剂 的研究 J 新 型建筑材料， 2 0 0 8 ， 3 5 ( 2 ) ： 4 6 【 7 吴丹虹， 孙振平， 等 高性 能混凝土引气剂 的研究I J 1 混凝 土夕 力 剂， 2 0 0 0 ， 1 6 ( 2 ) ： 3 9 4 1 8 李兴翠， 邓德华，等 混凝 土 中含气量影响 因素 的研究 J 低温建筑技术， 2 0 0 8 ， 1 2 1 ( 1 ) ： 1 7 1 9 9 L i a n x i a n g D u ， K e v i n J F o l l i a r d Me c h a n i s ms o f a i r e n t r a i n me n t i n c o n c r e t e C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h ，2 0 0 5 ， 3 5( 8 ) ： 1 46 3-1 4 71 【 1 0 】 黄士元 高性 能混凝土发展 的回顾与思考 J 混凝土， 2 0 0 3 1 6 5 ( 7 ) ： 3 9 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 8 作者简介 ： 朱 张丰( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 硕士研究生。 通讯地址 ： 杭州 市潮王路 1 8 号 联 系电话 ： 1 5 8 6 9 1 8 5 3 6 6 E- ma i l ： 3 3 9 3 6 0 6 6 0q q c o rn l 5一 如 加 m 0 W 盛 、 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m